WUT494-110-02JS-船体总纵强度计算书.doc

WUT494-110-02JS 船体总纵强度计算书

———————————————————————————————— 作者：
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17

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79.8m甲板运输船
技 术 设 计

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船体总纵强度
计算书
WUT494-110—02JS
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共15页
第1页
武汉理工大学华东船舶设计研究院
台州理工船舶工程设计有限公司

目 录
一、船体总纵强度计算 3
1. 概述 3
2. 主尺度 3
3. 图纸及资料 3
4.计算状态 3
5船体梁弯曲强度计算 4
5.1 计算假定 4
5。2 船体梁舯剖面特性计算 4
5.3 许用合成弯矩计算 5
5。4垂向波荷弯矩计算结果 5
5.5 许用静水弯矩的计算 7
5.6静水弯矩计算结果 7
5。7总纵弯曲应力计算 7
5.8总纵弯曲应力计算和校核 8
6.船体梁剪切强度计算 8
6.1 剪切剖面特性计算 8
6.2 许用静水剪力计算 10
6.3垂向波浪剪力计算结果 11
6。4静水剪力计算结果 12
6。5剪切应力计算与校核 13
二、附件1《79。8米甲板运输船装载计算》 15
三、附件2《79。8米甲板运输船波浪载荷直接计算报告》 15

一、船体总纵强度计算
1。 概述
本船为航行于沿海航区的钢质全焊接单舷、单底、单甲板结构的甲板运输船,全船除载货区域船底为纵骨架式外，其余全部为横骨架式。本计算书根据中国船级社“CCS"《国内航行海船建造规范》(2006)要求校核总纵强度,由于该船的主尺度比不符合《规范》波浪载荷计算的适用条件，故本计算书按照2.2.1。3节的要求,对波浪载荷应采用直接计算方法确定.
计算模型按送审的总布置图、线型图、基本结构图、横剖面图及相关资料建立。
2。 主尺度
总 长：
LＯＡ
79。80
m
设计水线长:
LWL
78.04
m
垂线间长：
LPP
76.80
m
计算船长：
L
75.70
m
型 宽:
B
18。00
m
型 深:
D
4。30
m
设计吃水：
d
3.25
m
方形系数：
Cb
0.8965

满载排水体积：
▽
3970。0
m3
型宽型深比:
B/D （《规范》要求≤2。5）
4。19
不满足要求
3. 图纸及资料
总布置图：
WUT494-100-02

型线图：
WUT494—100—03

基本结构图：
WUT494—110—04

主要横剖面图：
WUT494—110-03

结构规范计算：
WUT494-110—01JS

各种载况及稳性计算书:
WUT494-101-01JS

附件1:
79。8米甲板运输船装载计算

附件2 ：
79.8米甲板运输船波浪载荷直接计算报告

4.计算状态
按《规范》要求取满载出港、到港；压载出港、到港等几种工况计算，根据本船WUT460—101—01JS各种载况及稳性计算情况列于表4-1
表4-1 计算工况
工况
装载状态
排水量（t）
重心纵向位置（m)
吃水（m)
LC1
满载出港
3985.6
-0.044
3.250
LC2
满载到港
3947。5
0.081
3.222
LC3
压载出港
2730.2
-1.220
2。309
LC4
压载到港
2634。9
-0.305
2。233
5船体梁弯曲强度计算
5。1 计算假定
5。1。1 按船体总强度计算时的常规方法将船体梁静置于波浪上；
5.1。2校核总弯曲强度时合成总弯矩M采用静水弯矩MS加上波浪弯矩MW的方法确定。
5。2 船体梁舯剖面特性计算
按“CCS"《国内航行海船建造规范》(2006）§2.2.4条文计算剖面特性(舯剖面特性计算见表5—1,船体梁弯曲强度计算剖面图见图5。1）
图5.1船体梁弯曲强度计算剖面
表5-1船舯剖面特性计算
序号
构件名称
构件尺寸
（mm）
数量
剖面积A
(cm2）
距参考轴
距离z(m）
静力矩
A＊z
(cm2m)
惯性矩I
A＊z2
（cm2m2）
自身惯性矩I
（cm2m2）
距中和轴距离z
（m）
静力矩S
(cm2m）
1
甲板纵桁面板
10
×
100
4
40
4。076
163.04
664.55
0.033
1.89
75.69
2
甲板纵桁腹板
8
×
300
4
96
4。247
407.71
1731。55
0.000
2.06
198。07
3
水平/舷侧纵桁面板
10
×
100
3
30
2。5
75。00
187。50
0.025
0。32
9。49
4
水平/舷侧纵桁腹板
8
×
300
3
72
2。5
180。00
450。00
0.000
0。32
22。77
5
中纵舱壁
8
×
3600
0。5
144
2。7
388。80
1049。76
155。520
0.52
74。33
6
纵舱壁
8
×
3432
1
274.56
2。7
741.31
2001。54
269.495
0.52
141.73
7
甲板边板
13
×
2100
1
273
4。327
1181。3
5111.36
0。000
2.14
585。09
8
甲板板
13
×
6900
1
897
4.432
3975。5
17619.4
0.000
2.25
2016。63
9
舷顶列板
12
×
1500
1
180
3。65
657.00
2398.05
33.750
1。47
263.91

∑=
3387.69
10
舷侧外板
10
×
2000
1
200
1.9
380。00
722。00
66.667
—0.28
-56.76
11
舭列板
10
×
1800
1
180
0.45
81.00
36.45
6.075
—1。73
-312.09
12
船底板
10
×
6758
1
675.8
0
0。00
0。00
0.000
—2。18
—1475.82
13
平板龙骨
12
×
900
1
108
0
0。00
0.00
0。000
-2。18
-235。85
14
中纵舱壁
10
×
900
0。5
45
0。45
20。25
9。11
3.038
-1。73
—78。02
15
纵舱壁
10
×
1000
1
100
0.5
50.00
25。00
8.333
-1。68
-168.38
16
旁内龙骨面板
12
×
200
4
96
0.75
72。00
54.00
0。320
-1.43
-137.65
17
旁内龙骨腹板
10
×
750
4
300
0.375
112。50
42.19
14.063
-1。81
-542.64
18
船底纵骨
L140x90x8
10
180
0.07
12。60
0。88
0。364
-2.11
-380。49

∑A=
e=
∑A*z=
∑A＊z2=
∑io=
∑=
-3387.69

3891.4

8497.99
32103。4
557。68
S=
6775。39

I=
28206.2

Zd=
2。184

Wd=
12546.2

Wb=
—12916.0

注：①根据本计算书第二部分附件1《79。8米装载计算》及第三部分附件2《79.8米甲板运输船波浪载荷直接计算报告》计算剖面为发生弯曲强度的危险剖面；
②按建造规范CCS2006§2。2。4条文船舯最小剖面模数
W0=CL2B（Cb+0.7)= 11723.1 < 12546。2 cm2m
I0=3W0L= 26623.2 〈 28206。2 cm2m2
式中：L=75。70 m B=18。0 m Cb=0.8965 C=7。0469（当L＜90m时，C=0.0412L+4=7.12)。

5。3 许用合成弯矩计算
由规范CCS2006§2.2。5.4条文规定按下列两式计算，取较小者
甲板处= kN·m
龙骨处= kN·m
上式中代人=1；=1;Wd=12546 cm2·m ；Wb=12916 cm2·m（见5.2）后得到：
甲板处=1×12546×175/10=219555 kN·m
龙骨处=1×12916×175/10=226030 kN·m
因此取=219555 kN·m

5。4垂向波荷弯矩计算结果
表5-2垂向波浪弯矩 迎浪状态（β=0°） 单位（106 NM）
剖面位置X/L
满载出港
满载到港
压载出港
压载到港
—0。008
0.7497
0.7258
0.7866
0。7865
0
0.7131
0.7093
0.7287
0.7277
0.025
2.383
2。228
0。4431
0。4745
0.05
4。469
4。027
0。597
1.161
0.1
17。21
16。09
6.809
4.926
0。15
36。54
34。82
20.96
18
0.2
56。3
54。56
38
34.82
0。25
74。59
73。11
55。24
52.28
0.3
90。56
89。32
71。66
69。03
0。35
103.3
102。2
85.77
83.5
0.4
112。1
111.3
95。95
94.06
0。45
116.6
116
102
100。5
0。5
116。7
116。2
103.8
102。7
0.55
111.8
111。4
101.1
100。4
0。6
103.3
103。1
94。25
93。87
0。65
91。37
91.16
83.81
83.72
0。7
76。54
76.39
69.82
70
0。75
59。7
59。59
54。18
54。53
0.8
41.95
41.87
37。46
37。88
0。85
24.68
24。6
21.72
22.13
0.9
9.568
9。492
8.629
8.923
0.95
1.296
1。368
0。8606
0.9709
0.975
2。961
3.022
0.5402
0.509
1
0.03892
0。03952
0。0341
0.03401
1。012
4。33E—06
4。22E—06
4.36E-06
4。52E-06
注表中:表中值来自本计算书第三部分附件2《79.8米甲运输船波浪载荷直接计算报告》。

图5—2 垂向波浪弯矩迎浪状态（β=0°)沿船长分布

5。5 许用静水弯矩的计算
按规范CCS2006§2。2.5。4条文
kN·m
kN·m
式中:—-- 许用合成弯矩
——-波浪弯矩
=219555—116700=102855 kN·m
=—219555+116700=—102855 kN·m
5.6静水弯矩计算结果
各种载荷工况静水弯矩计算结果见本计算书第二部分附件1《装载计算》
表5—3 各工况最大静水弯矩值
工况
位置
静水弯矩MS（KN.M）
位置
静水弯矩 MS（KN.M）
满载出港MS
FR8+0.453
768.9
FR69+0.577
—27536。6
满载到港MS
FR9+0。033
1072.4
FR67+0。419
-30947。1
压载出港MS
FR25+0。496
11638.1
FR76+0.336
—20119。4
压载到港MS
FR22+0.577
10941。4
FR74
—24157.8

5。7总纵弯曲应力计算
按规范CCS2006§2。2。5。5条文总纵弯曲应力σ
船中总纵弯矩∣+∣最大值为219555 kN·m
甲板边线处：σ=175。0 N/mm2
船底龙骨处：σ=170。0 N/mm2

5。8总纵弯曲应力计算和校核
各种载荷工况的计算应力如下表。从下表可以看出，总纵强度符合要求。
表5—4 总纵强度计算结果
工况
满载出港
满载到港
压载出港
压载到港
许用合成弯矩M/（kNm)
—220697
—220697
-220697
—220697
合成弯矩M/(kNm）
-220697
-220197
—207797
-206697
波浪弯矩Mw/（kNm)
-116700
-116200
-103800
—102700
许用静水弯矩Ms/(kNm）
—103997
-103997
—103997
—103997
静水弯矩Ms/（kNm)
-27537
—30947
-20119
-24158
甲板剖面模数Wd/（cm2m）
12611
12611
12611
12611
船底剖面模数Wd/（cm2m）
13428
13428
13428
13428
剖面最小剖面模数Wd/(cm2m）
12611
12611
12611
12611
许用应力[σ]/（N/mm2)
175
175
175
175
甲板计算许用应力σ/(N/mm2）
175.0
175。0
175。0
175.0
甲板计算应力σ/（N/mm2)
175.0
174。6
164。7
163。8
船底计算许用应力σ/（N/mm2)
170.0
170。0
170。0
170.0
船底计算应力σ/（N/mm2）
170.0
169.6
160.0
159。1
是否满足要求
是
是
是
是
注表中：①静水弯矩MS数值来自本计算书第二部分附件1《79。8米甲板运输船装载计算》；
②剖面模数数值（见表5-1舯剖面模数计算）；
③MW来自本计算书第三部分附件2《79。8米甲板运输船波浪载荷直接计算报告》（见表5-2）;
④许用应用根据《国内航行海船建造规范》(2006）确定。
6。船体梁剪切强度计算
按“CCS”《国内航行海船建造规范》（2006）§2.2。4条文计算剖面特性（舯剖面特性计算见表6—1,船体梁剪切强度计算剖面图见图6.1）
6。1 剪切剖面特性计算
表6-1剖面特性计算
序号
构件名称
构件尺寸
（mm）
数量
剖面积A
（cm2）
距参考轴
距离z（m）
静力矩
A＊z
(cm2m)
惯性矩I
A*z2
（cm2m2）
自身惯性矩I
(cm2m2）
距中和轴距离z
（m）
静力矩S
（cm2m）
1
甲板纵桁面板
12
×
180
2
43。2
4。46
192.672
859。317
0.000
2.34
101.27
2
甲板纵桁腹板
10
×
350
2
70
4。61
322。560
1486.356
0.357
2.49
174。45
3
舷侧纵桁面板
10
×
100
1
10
2.95
29。490
86。966
0.008
0。83
8.33
4
舷侧纵桁腹板
8
×
300
1
24
2。95
70.776
208.718
0.000
0.83
19.99
5
水平桁面板
10
×
100
1
10
2。95
29。490
86.966
0。008
0。83
8.33
6
水平桁腹板
8
×
300
1
24
2.95
70。776
208.718
0.000
0.83
19.99
7
中纵舱壁
8
×
3427
0。5
137.08
3.11
426.867
1329.264
268.319
1。00
136。82
8
甲板板
8
×
6900
1
552
4.77
2633.592
12564。867
0。000
2。66
1465.62
9
甲板边板
8
×
2091
1
167.28
4.65
777。350
3612。346
0。000
2.53
423.40
10
舷顶列板
12
×
1500
1
180
4。07
732。420
2980。217
33.750
1.95
351.56
11
舷侧外板
14
×
2000
1
280
2.45
685。160
1676.587
93.333
0.33
92.71

∑=
2333.29
12
舭列板
10
×
1800
1
180
0.80
144.000
115。200
19。385
-1.32
-236.86
13
船底板
10
×
6600
1
660
0。00
0。000
0.000
0。000
-2。12
—1396。49
14
平板龙骨
12
×
900
1
108
0
0。000
0.000
0.000
—2。12
-228.52
15
中纵舱壁
10
×
1400
0.5
70
0.70
49。000
34。300
22。867
-1。42
—99。11
16
旁内龙骨面板
12
×
200
2
48
0.83
39.840
33。067
0。000
-1.29
-61。72
17
旁内龙骨腹板
11
×
830
2
182。6
0。42
75.779
31。448
5.241
—1.70
-310.58

∑A=
e=
∑A＊z=
∑A*z2=
∑io=
∑=
-2333。29

2427。88

5137。141
21048。033
174.576
S=
4666.58

I=
20705。907

Zd=
2.116

Wd=
7798。529

Wb=
-9785.882

注：根据本计算书第二部分附件1《79。8米甲板运输船装载计算》及第三部分附件2《79。8米甲板运输船波浪载荷直接计算报告》0.15L处计算剖面为发生剪切强度的危险剖面。

图6。1 船体梁剪切强度计算剖面

图6.2 垂向波浪剪力沿船长分布
6。2 许用静水剪力计算
按规范CCS2006§2。2。6.2条文
kN
kN
式中：———波浪切力（见表6-2）
-——许用剪切应力为110/ n/mm2
=1
I———剖面惯性矩cm4（计算见附表1~5）
S—--剖面静矩cm3（计算见附表1~5））
δ--—δ1 、δ2的 较小者；δ1=、δ2=
t1—-—计算剖面处舷侧外板的厚度mm
t2-—-计算剖面处水平中和轴处纵舱壁板的厚度mm

（1) 距尾垂线0.15L剖面许用剪切力（Fw取最大值）

=110×20706×21。5/4667-5。444×1000=10492.8-5444=5048。8 kN

=—110×20706×21。5/4667+5.444×1000=—10492。8+5444=-5048。8 kN
式中:I=20706 cm2m2 S=4667 cm2m
该剖面选用剖面类型3
A1=640 cm2 A2=207.80 cm2（在本计算书P9页表格中求出)
f1=0。261+0。058×（640/207.80)=0。4396
f2=0。478-0.116×（640/207。80）=0.1207
m1=0。5×m2=0.025 m2=0.5×(0。1+0）=0.05
1=10/（0.4396+0.025)=21.5
2=(8×0。5)/(0.1207+0.05）=23.4
=21.5

(2) 距尾垂线0。80L剖面许用剪切力（Fw取最大值）

=110×28206×35。27/6775-4。835×1000=16152.2-4835=11317.2 kN

=-110×28206×35.27/6775+4。835×1000=-16152.2+4835=-11317.2 kN
式中： I=28206 cm2m2 S=6775cm2m
该剖面选用剖面类型4
A1=560cm2 A2=563。56 cm2（在本计算书P5页表格中求出）
f1=0.154+0。08×（560/563.56)=0.2335
f2=0.346-0。08×(560/563.56)=0.2665
m1=m2=0。05 m2= （0。1+0） ×（4.5/9.0)=0。05
1=10/(0。2335+0。05）=35.27
2=（8+8×0.5）/(0.2665+0。05)=37。91
=35.27
6。3垂向波浪剪力计算结果
表6-2垂向剪力 迎浪状态（β=0°） 单位(106 N)
剖面位置X/L
满载出港
满载到港
压载出港
压载到港
—0.008
0.7893
0.7713
0.1192
0。1223
0
0.8433
0.788
0。1993
0.2045
0。025
1.996
1.884
0.3232
0。4282
0.05
3。121
2。961
1。093
0。7516
0。1
4.773
4。6
3。133
2.829
0。15
5.444
5.352
4.292
4.124
0.2
5。278
5。287
4.77
4。755
0.25
4。858
4.889
4.725
4.769
0。3
4。224
4.245
4.288
4.349
0.35
3.448
3。457
3.561
3.627
0.4
2.689
2。681
2.713
2。771
0。45
2.263
2.233
2.098
2.124
0.5
2.307
2。27
1.949
1。924
0.55
2。749
2.715
2。326
2.272
0。6
3.326
3。298
2。954
2.891
0.65
3。975
3。955
3。569
3.511
0。7
4.511
4。498
4.129
4.084
0.75
4.814
4。806
4.475
4.449
0。8
4。835
4。832
4.448
4.447
0。85
4。496
4.497
3。966
3.989
0.9
3。71
3.713
2。921
2.966
0.95
2。214
2。217
1.376
1。428
0。975
1。067
1。07
0。4873
0。5257
1
0。06215
0.06221
0。06591
0.06577
1.012
0。01845
0。0185
0。01903
0。01899
注：表中值来自本计算书第三部分附件2《79.8米甲板运输船波浪载荷直接计算报告》。
6.4静水剪力计算结果
各种载荷工况静水弯矩计算结果见第二部分附件1《79。8米甲板运输船装载计算》
表6-3 各工况最大静水剪力值
工况
位置
静水弯矩FS（KN。M)
位置
静水弯矩 FS（KN.M）
满载出港FS
FR106
1830.7
FR37
—2282。9
满载到港FS
FR106
1692.9
FR37
-2016。8
压载出港FS
FR113
2102。6
FR19
-1916。2
压载到港FS
FR113
2022.4
FR19
-2157.6
6.5剪切应力计算与校核
计算公式：
1）0.15L处舷侧外板剪切应力
表6-4 0。15L处计算剖面剪切强度计算结果
工况
满载出港
满载到港
压载出港
压载到港
静水剪力Fs（kN)
—2282.9
—2016.8
-1916.2
-2157.6
许用静水剪力（kN）
—5048.8
—5048。8
—5048.8
-5048。8
波浪剪力Fw(kN）
-5444
-5352
—4292
—4124
总剪力F（kN）
-10492。8
—10400.8
—9340。8
—9172。8
静矩S（cm2m)
4667
4667
4667
4667
剖面惯性矩I（cm2m2）
20706
20706
20706
20706
δ（mm）
21。5
21。5
21.5
21.5
计算剪切应力τ(N/mm2）
110.00
109.04
97.92
96.16
许用剪切应力［τ] (N/mm2)
110
110
110
110
是否满足要求
是
是
是
是
注表中：①静水剪力FS数值来自本计算书第二部分附件1《79.8米甲板运输船装载计算》；
②剖面静矩S及剖面惯性矩I数值（见表6-1剖面几何要素计算）;
③波浪剪力FW来自计算书第三部分附件2《79.8米甲板运输船波浪载荷直接计算》（见表6-2）；
④许用应力根据CCS《国内航行海船建造规范》（2006）确定。
2)0。15L处纵舱壁剪切应力
表6-4 0.15L处计算剖面剪切强度计算结果
工况
满载出港
满载到港
压载出港
压载到港
静水剪力Fs（kN)
-2282.9
-2016.8
—1916。2
—2157。6
许用静水剪力（kN）
—5048.8
-5048.8
-5048。8
—5048.8
波浪剪力Fw（kN)
—5444
-5352
-4292
—4124
总剪力F（kN）
-10492.8
—10400。8
—9340。8
—9172.8
静矩S（cm2m）
4667
4667
4667
4667
剖面惯性矩I(cm2m2）
20706
20706
20706
20706
δ(mm)
23.4
23.4
23。4
23.4
计算剪切应力τ(N/mm2)
101.07
100.18
89。97
88。35
许用剪切应力[τ] （N/mm2）
110
110
110
110
是否满足要求
是
是
是
是
注表中：①静水剪力FS数值来自本计算书第二部分附件1《79.8米甲板运输船装载计算》；
②剖面静矩S及剖面惯性矩I数值(见表6-1剖面几何要素计算)；
③波浪剪力FW来自计算书第三部分附件2《79.8米甲板运输船波浪载荷直接计算》（见表6-2)；
④许用应力根据CCS《国内航行海船建造规范》（2006）确定。
2）0.80L舷侧外板剪切应力
表6-5 0.80L处舷侧外板剪切应力校核表
工况
满载出港
满载到港
压载出港
压载到港
静水剪力Fs（kN）
1830。7
1692。9
2102。6
2022。4
许用静水剪力（kN)
11317.2
11317。2
11317.2
11317。2
波浪剪力Fw(kN)
4835
4832
4448
4447
总剪力F（kN）
16152.2
16149.2
15765.2
15764.2
静矩S（cm2m）
6775
6775
6775
6775
剖面惯性矩I（cm2m2)
28206
28206
28206
28206
δ（mm）
35。27
35.27
35.27
35。27
计算剪切应力τ(N/mm2)
110.00
109。98
107。36
107。36
许用剪切应力[τ] (N/mm2)
110
110
110
110
是否满足要求
是
是
是
是
注表中：①静水剪力FS数值来自本计算书第二部分附件1《79。8米甲板运输船装载计算》；
②剖面静矩S及剖面惯性矩I数值（见表6-1剖面几何要素计算)；
③波浪剪力FW来自本计算书第三部分附件2《79。8米甲板运输船波浪载荷直接计算报告》；
④许用应力根据CCS《国内航行海船建造规范》（2006）确定。
3)0.80L纵舱壁板剪切应力
表6-6 0.80L处纵舱壁板剪切应力表
工况
满载出港
满载到港
压载出港
压载到港
静水剪力Fs（kN)
1830.7
1692。9
2102。6
2022.4
许用静水剪力（kN）
11317.2
11317。2
11317。2
11317。2
波浪剪力Fw(kN）
4835
4832
4448
4447
总剪力F（kN）
16152.2
16149.2
15765。2
15764.2
静矩S（cm2m）
6775
6775
6775
6775
剖面惯性矩I（cm2m2)
28206
28206
28206
28206
δ（mm)
37.91
37。91
37。91
37。91
计算剪切应力τ(N/mm2)
102.34
102。32
99.89
99。88
许用剪切应力［τ] (N/mm2）
110
110
110
110
是否满足要求
是
是
是
是
注表中：①静水剪力FS数值来自本计算书第二部分附件1《79.8米甲板运输船装载计算》;
②剖面静矩S及剖面惯性矩I数值(见表6—1剖面几何要素计算）；
③波浪剪力FW来自第三部分附件2《79.8米甲板运输船波浪载荷直接计算报告》（见表6—2）；
④许用应力根据CCS《国内航行海船建造规范》（2006）确定。
从上述表中可以看出，剪切强度符合要求。
二、附件1《79.8米甲板运输船装载计算》
三、附件2《79.8米甲板运输船波浪载荷直接计算报告》